本發(fā)明專利涉及環(huán)境治理技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種共振式空間顆粒物凈化裝置及控制方法。

背景技術(shù)：

我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，人民生活水平不斷提升，公眾享受著經(jīng)濟(jì)發(fā)展的成果。然而，急劇的工業(yè)化和城市化導(dǎo)致能源迅猛消耗、人口高度聚集、生態(tài)環(huán)境破壞，不科學(xué)的發(fā)展帶來了嚴(yán)重的后果，空氣質(zhì)量不斷惡化，直接導(dǎo)致全國多地城市被“霧霾”籠罩，由“霧霾”所引發(fā)的環(huán)境治理備受矚目，所以急需一種高效又通用的顆粒物治理裝置及方法。

現(xiàn)有霧霾治理方法的專利，如公開號為CN104591519A、CN104826431A、CN103394275A、CN104248899A、CN103977650A、CN204739608U的專利，從源頭上治理霧霾，利用污泥進(jìn)行吸收或水溶煙塵等方法，在廢氣排放到大氣中之前進(jìn)行廢氣的凈化處理，雖然這種從源頭上治理霧霾的方法也是成熟常用的方法,但是針對性比較強(qiáng)，難以實(shí)現(xiàn)通用。如公開號為CN204987301U、CN203916378U、CN204307493U、CN105879522A、CN105999922A、CN104511218A、CN104815496A、CN104410706A的專利，利用噴霧的方法將霧霾進(jìn)行濕沉降，從而降低空間顆粒物的濃度，這種方法雖然能夠在比較大的空間上對霧霾進(jìn)行治理，但是比較浪費(fèi)水資源。如公開號為CN105986559A、CN104454100A的專利，利用鼓風(fēng)機(jī)等即利用風(fēng)力將霧霾吹散的方法進(jìn)行霧霾的治理，這種方法能在一定程度上減少霧霾，但是對風(fēng)力要求較高。如公開號為CN104190168A、CN105013271A、CN104846770A、CN104844307A、CN104437861A、CN205517048U、CN105642060A的專利，將空氣進(jìn)行凈化，吸入霧霾，排放出凈化后潔凈的空氣，主要利用活性炭吸附、靜電除塵、加濕等方法，這種方法比較常用，但是治理范圍較小，適用于局部除霾。如公開號為CN105642443A的專利，將霧氣進(jìn)行磁化再采用靜電吸附，該方法十分新穎，但是對于不能被磁化的顆粒物該方法就沒有效果了。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為克服以上現(xiàn)有技術(shù)問題，提供一種共振式空間顆粒物凈化裝置及控制方法，以達(dá)到增強(qiáng)顆粒物間作用力，具有吸附效果好且靜音的特點(diǎn)。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案：

一種共振式空間顆粒物凈化裝置，包括一對平行設(shè)置的共振驅(qū)動板、吸附板、控制器、高壓脈沖調(diào)制器和可調(diào)負(fù)高壓電源，所述高壓脈沖調(diào)制器和負(fù)高壓電源與控制器之間均電連接，高壓脈沖調(diào)制器的兩個(gè)輸出端通過導(dǎo)線分別連接兩塊共振驅(qū)動板，可調(diào)負(fù)高壓電源的負(fù)壓輸出端通過導(dǎo)線與吸附板相連；所述一對平行設(shè)置的共振驅(qū)動板之間的區(qū)域?yàn)楣舱袂唬桨逦挥诠舱袂坏恼路?；所述高壓脈沖調(diào)制器產(chǎn)生雙極性SPWM高壓脈沖。

進(jìn)一步改進(jìn)，所述共振驅(qū)動板上開設(shè)有通孔。本發(fā)明采用兩塊帶孔通風(fēng)大板作為共振驅(qū)動板；將高壓直流電源經(jīng)脈沖調(diào)制器產(chǎn)生的SPWM雙極性脈沖序列加到共振驅(qū)動板上，調(diào)節(jié)SPWM高壓脈沖的基波頻率，使其和共振腔顆粒物的固有諧振頻率相同，利用共振增強(qiáng)顆粒物間作用力，再利用共振板下方的負(fù)高壓吸附板，產(chǎn)生抽吸力，從而可有效降低空間顆粒物濃度。

進(jìn)一步改進(jìn)，所述一對平行設(shè)置的共振驅(qū)動板之間的距離為80cm，共振驅(qū)動板規(guī)格為100cm*80cm,吸附板為100cm*80cm。

進(jìn)一步改進(jìn)，所述控制器的核心芯片為STM32f446RE單片機(jī)。

利用共振式空間顆粒物凈化裝置進(jìn)行空氣凈化的控制方法，包括如下步驟：

步驟一：高壓脈沖調(diào)制器的兩個(gè)輸出端分別與兩個(gè)共振驅(qū)動板相連，負(fù)高壓電源的負(fù)壓輸出端連接到吸附板，開啟高壓脈沖調(diào)制器和可調(diào)負(fù)高壓電源保證系統(tǒng)可靠接地后；

步驟二：通過控制器產(chǎn)生SPWM驅(qū)動控制脈沖，并將該SPWM驅(qū)動控制脈沖傳送給高壓脈沖調(diào)制器進(jìn)行放大，高壓脈沖調(diào)制器產(chǎn)生雙極性SPWM高壓脈沖并施加到共振驅(qū)動板上，激勵共振腔中的顆粒運(yùn)動；

步驟三：通過控制器調(diào)節(jié)SPWM驅(qū)動控制脈沖的基波頻率，比較不同頻率SPWM驅(qū)動控制脈沖對應(yīng)的高壓脈沖調(diào)制器的輸出電流，并記錄輸出電流值，查找最大輸出電流值，保持電流最大的基波頻率值輸出；同時(shí)判斷該電流是否被記錄，如初次記錄則記為電流初始最大值Ia，如已記錄過，則記為當(dāng)前電流最大值Ii；

步驟四：通過控制器控制可調(diào)負(fù)高壓電源，調(diào)節(jié)可調(diào)負(fù)高壓電源的輸出電壓，由零開始按預(yù)設(shè)步進(jìn)量逐漸增加，預(yù)設(shè)步進(jìn)量為△V，先輸出一個(gè)步進(jìn)量的負(fù)高壓，使吸附板產(chǎn)生抽吸力，吸附共振腔中吸取顆粒物，此時(shí)高壓脈沖調(diào)制器的輸出電流Ii；

步驟五：通過控制器監(jiān)測高壓脈沖調(diào)制器的當(dāng)前電流最大值，判斷當(dāng)前電流最大值Ii與電流初始最大值Ia的比值與設(shè)定門限C的高低；

步驟六：當(dāng)Ii/Ia小于C，則調(diào)高負(fù)高壓電源的輸出電壓，再增加一個(gè)步進(jìn)量△V，重復(fù)步驟三；當(dāng)Ii/Ia大于等于C，設(shè)定門限時(shí)，則維持當(dāng)前負(fù)高壓和SPWM波的基波頻率。

進(jìn)一步改進(jìn)，所述可調(diào)負(fù)高壓電源輸出電壓0-10KV可調(diào)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本方案具有如下有益效果：

1、本發(fā)明利用共振腔使顆粒物共振，增強(qiáng)顆粒物間的相互作用力，從而顯著提高空間顆粒物的吸附效果。

2、本發(fā)明利用共振腔和負(fù)壓電場結(jié)合，結(jié)構(gòu)簡單，便于安裝，同時(shí)具有高效靜音的特點(diǎn)。

附圖說明

圖1為一種共振式空間顆粒物凈化裝置示意圖。

圖2為一種共振式空間顆粒物凈化裝置的控制流程圖。

具體實(shí)施方式

圖1為一種共振式空間顆粒物凈化裝置，包括共振驅(qū)動板1、共振腔2，吸附板3、控制器4、高壓脈沖調(diào)制器5和可調(diào)負(fù)高壓電源6。共振驅(qū)動板規(guī)格為100cm*80cm，吸附板為100cm*80cm。其中控制器4的核心芯片為STM32f446RE單片機(jī)。可調(diào)負(fù)高壓電源輸出電壓0-10KV可調(diào)。

利用共振式空間顆粒物凈化裝置進(jìn)行空氣凈化的控制方法，包括如下步驟流程圖如圖2所示：

步驟一：高壓脈沖調(diào)制器的兩個(gè)輸出端分別與兩個(gè)共振驅(qū)動板相連，負(fù)高壓電源的負(fù)壓輸出端連接到吸附板，開啟高壓脈沖調(diào)制器和可調(diào)負(fù)高壓電源保證系統(tǒng)可靠接地后；

步驟二：通過控制器產(chǎn)生SPWM驅(qū)動控制脈沖，并將該SPWM驅(qū)動控制脈沖傳送給高壓脈沖調(diào)制器進(jìn)行放大，高壓脈沖調(diào)制器產(chǎn)生雙極性SPWM高壓脈沖并施加到共振驅(qū)動板上，激勵共振腔中的顆粒運(yùn)動；

步驟三：通過控制器調(diào)節(jié)SPWM驅(qū)動控制脈沖的基波頻率，比較不同頻率SPWM驅(qū)動控制脈沖對應(yīng)的高壓脈沖調(diào)制器的輸出電流，并記錄輸出電流值，查找最大輸出電流值，保持電流最大的基波頻率值輸出；同時(shí)判斷該電流是否被記錄，如初次記錄則記為電流初始最大值Ia，如已記錄過，則記為當(dāng)前電流最大值Ii；

步驟四：通過控制器控制可調(diào)負(fù)高壓電源，調(diào)節(jié)可調(diào)負(fù)高壓電源的輸出電壓，由零開始按預(yù)設(shè)步進(jìn)量逐漸增加，預(yù)設(shè)步進(jìn)量為△V，先輸出一個(gè)步進(jìn)量的負(fù)高壓，使吸附板產(chǎn)生抽吸力，吸附共振腔中吸取顆粒物，此時(shí)高壓脈沖調(diào)制器的輸出電流Ii；

步驟五：通過控制器監(jiān)測高壓脈沖調(diào)制器的當(dāng)前電流最大值，判斷當(dāng)前電流最大值Ii與電流初始最大值Ia的比值與設(shè)定門限C的高低；

步驟六：當(dāng)Ii/Ia小于C，則調(diào)高負(fù)高壓電源的輸出電壓，再增加一個(gè)步進(jìn)量△V，重復(fù)步驟三；當(dāng)Ii/Ia大于等于C，設(shè)定門限時(shí)，則維持當(dāng)前負(fù)高壓和SPWM波的基波頻率。

每次增加負(fù)壓后，諧振腔的顆粒物改變，諧振頻率會改變，電流最大值對應(yīng)的頻率點(diǎn)會變，因此，需要重新調(diào)節(jié)頻率尋找當(dāng)前電流最大值。

在本實(shí)施例中，控制器的單片機(jī)產(chǎn)生基波頻率為8kHz的SPWM驅(qū)動控制脈沖，將該脈沖給高壓脈沖調(diào)制器進(jìn)行放大，產(chǎn)生12kV的雙極性高壓脈沖，并將該雙極性高壓脈沖分別加到共振驅(qū)動板上。通過單片機(jī)增減調(diào)節(jié)SPWM波的基波頻率，同時(shí)監(jiān)測高壓脈沖調(diào)制器的輸出電流，發(fā)現(xiàn)當(dāng)基波頻率為8.2kHz時(shí)電流達(dá)到最大為80mA，保持該頻率輸出，并記錄該電流值為電流初始值。利用單片機(jī)控制負(fù)高壓電源啟動，負(fù)高壓是由0按步進(jìn)量200V逐漸增大的，首先增加一個(gè)步進(jìn)量，吸附板開始產(chǎn)生抽吸力，從共振腔吸取顆粒物。接著監(jiān)測高壓脈沖調(diào)制器的輸出電流，隨著負(fù)高壓的增加當(dāng)前電流最大值減小，當(dāng)前電流最大值與電流初始最大值的比值仍小于設(shè)定門限，則負(fù)高壓繼續(xù)增加一個(gè)步進(jìn)量，同時(shí)單片機(jī)控制增減SPWM波的基波頻率，重新尋找高壓脈沖調(diào)制器的當(dāng)前電流最大值，并將該最大電流再次與電流初始最大值進(jìn)行比較是否達(dá)到設(shè)定門限。當(dāng)負(fù)高壓電源增加到8kV時(shí)，輸出電流約為64mA，當(dāng)前電流最大值與電流初始最大值的比值達(dá)到設(shè)定門限，則控制負(fù)高壓電源和SPWM波基波頻率維持當(dāng)前值輸出（當(dāng)前設(shè)置的門限為80％）。接下來重復(fù)之前的操作，單片機(jī)繼續(xù)監(jiān)測高壓脈沖調(diào)制器的輸出電流的最大值，并將當(dāng)前電流最大值與電流初始最大值的比值與門限值進(jìn)行比較，循環(huán)往復(fù)，實(shí)現(xiàn)顆粒物的治理。

每次增加負(fù)壓后，諧振腔的顆粒物改變，諧振頻率會改變，電流最大值對應(yīng)的頻率點(diǎn)會變，因此，需要重新調(diào)節(jié)頻率尋找當(dāng)前電流最大值。

應(yīng)當(dāng)指出的是，盡管結(jié)合優(yōu)選實(shí)施方案具體展示和介紹了本發(fā)明，以上所述的實(shí)施內(nèi)容，是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式的一種，是對本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說明，而是要求符合與本文所公開的思路和原理相一致的最寬的范圍，如利用脈沖高壓電場與空間顆粒物的共振控制顆粒物有規(guī)律的擴(kuò)散，達(dá)到治理顆粒物的目的。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單改進(jìn)或替換。在權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的原理范圍內(nèi),都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。